CN202631752U - 矿井瞬变电磁仪 - Google Patents

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雷琴琴
李建军
张巍
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Abstract

本实用新型涉及一种矿井瞬变电磁仪，应用于地球物理瞬变电磁勘探领域。本实用新型根据瞬变电磁法的基本原理，包括矿井瞬变电磁主机、发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与矿井瞬变电磁主机相连。所述矿井瞬变电磁主机包括LED触摸屏、电源、光耦、发射电路、接收电路、MCU模块、ARM平台和WIFI接口。ARM平台采用WINCE操作系统，包括数据采集模块、数据处理模块和图形绘制模块。本实用新型在数据采集完成后，直接在井下进行数据处理和成图，实时绘制地质分析图，直观地确定出富水区域的赋存深度及位置，从而更好的满足煤矿安全生产的需要，是一款操作方便、实用性强、更加完善的矿井瞬变电磁仪。

Description

矿井瞬变电磁仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种瞬变电磁仪，尤其涉及一种用于地球物理勘探领域的矿井瞬变电磁仪。 
背景技术
煤矿的水害，一直以来给煤矿的安全生产构成巨大威胁，其中最主要的就是矿井巷道掘进前方和顶、底板隐伏的导水、含水构造，极易造成涌、突水事故。瞬变电磁法是根据电磁感应原理，利用不接地线圈向地下发送一次电磁场，在一次电磁场间歇期间，使用不接地线圈观测二次涡流场的方法，进行不同岩性地层的物性差异分析。一般变化规律为从泥岩、粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砾岩到层，电阻率值逐渐增高。构造发育区局部会出现明显的含水构造，由于矿井裂隙水体的导电性良好，会呈现出局部异常的变化特征。上述特征为矿井瞬变电磁勘探提供了良好的地球物理条件。瞬变电磁法观测二次场，对采空区水和含水构造等低阻体反应敏感。目前，国内使用的瞬变电磁仪大部分限于地面使用，不适合井下使用，市场需要研发出适合井下、方便使用的瞬变电磁仪。 
申请号分别为200920181638.4和200920181682.5的中国实用新型专利“矿用瞬变电磁仪”和 “新型矿用瞬变电磁仪”介绍了一种适合矿井下使用的矿用瞬变电磁仪。从权利要求和附图中可以看出，两者的不足在于测量完成后，要通过USB接口把测量数据传输到计算机中，然后在计算机上通过专用软件进行资料的处理和分析，这使得这种方法的及时性和使用性较差。 
申请号为201120061919.3的中国实用新型专利“矿用瞬变电磁仪” 介绍了一种适合矿井下使用的矿用瞬变电磁仪。从权利要求和附图中可以看出，其不足在于将运算结果通过USB通信接口送入现场分析软件得到地质分析图形，这使得这种方法的使用性较差。 
发明内容
本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的不足，尤其是提出一种收发一体、能及时、方便观测测量成果的矿井瞬变电磁仪。 
本实用新型采用的技术方案为： 
一种矿井瞬变电磁仪，其包括矿井瞬变电磁主机、发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与矿井瞬变电磁主机相连；其特征在于，所述矿井瞬变电磁主机包括外壳和电路板，电路板设置于外壳的内部，外壳上设有面板，面板上设有电源输入接口、电源开关按钮、LED触摸屏、发射端接口和接收端接口；电路板包括电源、光耦、发射电路、接收电路、MCU模块、ARM平台和WIFI接口；光耦用于隔离发射电路和接收电路，发射电路连接发射线圈，接收电路连接接收线圈，ARM平台连接WIFI接口和LED触摸屏，MCU模块与ARM平台、接收电路、光耦连接，电源与ARM平台和发射电路连接。
再进一步地，所述MCU模块为单片机；所述ARM平台采用ARM6410开发板，但不局限在仅仅使用ARM6410开发板，也可使用其他的开发板；所述WIFI接口用于导出采集数据和处理结果；所述ARM平台采用WIN CE操作系统，但不局限在仅仅使用WIN CE操作系统，也可使用其他的操作系统，包括数据采集模块、数据处理模块和图形绘制模块。
再进一步地，所述矿井瞬变电磁仪在数据采集完成后，在井下直接对采集的数据进行处理和成图，及时绘制视电阻率剖面图和视电阻率等值线图并在LED触摸屏上显示，直观地确定出富水区域的赋存深度及位置，省去导出数据、使用专用的数据处理解释软件进行数据分析处理和成图的步骤。
与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果是：本实用新型不仅包括数据采集模块，还包括数据处理模块和图形绘制模块；可通过WIFI接口导出采集数据和处理结果；在井下直接对采集的数据进行处理和成图，及时绘制视电阻率剖面图和视电阻率等值线图，直观地确定出富水区域的赋存深度及位置，省去导出数据、使用专用的数据处理解释软件进行数据分析处理和成图的步骤。
附图说明
图1为本实用型所述的矿井瞬变电磁主机的结构； 
图2为图1的矿井瞬变电磁主机的电路连接框图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 
图1中，是本实用新型的矿井瞬变电磁仪的总体结构示意图。一种矿井瞬变电磁仪，其包括矿井瞬变电磁主机、发射线圈和接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与矿井瞬变电磁主机相连；其特征在于，所述矿井瞬变电磁主机包括外壳1和电路板，电路板设置于外壳1的内部，外壳1上设有面板2，面板2上设有电源输入接口3、电源开关按钮4、LED触摸屏5、发射端接口6和接收端接口7；电路板包括电源、光耦、发射电路、接收电路、MCU模块、ARM平台和WIFI接口。 
图2中，光耦用于隔离发射电路和接收电路，发射电路连接发射线圈，接收电路连接接收线圈，ARM平台连接WIFI接口和LED触摸屏，MCU模块与ARM平台、接收电路、光耦连接，电源与ARM平台和发射电路连接。作为最佳实施例，MCU 模块为单片机，ARM平台为ARM6410开发板， WIFI接口用于导出采集数据和处理结果。本实用新型不局限在仅仅使用ARM6410开发板，也可使用其他的开发板。 
图3中，ARM平台采用WIN CE操作系统，但不局限在仅仅使用WIN CE操作系统，也可使用其他的操作系统，包括数据采集模块、数据处理模块和图形绘制模块。 
图4中，在巷道迎头进行数据采集，受到巷道宽度和大小等因素的影响，用户可通过LED触摸屏选择偶极装置和扇形的观测系统进行数据采集，也可选择其他装置和观测系统进行数据采集。在每一个测点进行多个方向的探测，以一定的间隔（小于90度）从巷道左侧帮往巷道右侧帮扫描，将探测线圈贴近测点，得到的数据反映测点前方一个扇形区域内的信息。在精细探测时为了保证探测的精度，可以选择较小的间隔。 
采集时，数据采集模块通过发射线圈向探测介质发射一次场，当发射线圈中的电流断开后，被探测介质会激励起二次场返回，由接收线圈接收感应二次场，数据采集模块再把所接收的微弱二次场保存起来。 
图3中，在数据采集完成后，通过数据处理模块转换成视电阻率等数据，然后调用图形绘制模块生成视电祖率剖面图和视电阻率等值线图。 
图5中，把成果图显示在LED触摸屏上，操作人员能直观地确定出富水区域的深度及位置，省去导出数据、使用专用的数据处理解释软件进行数据分析处理和成图的步骤，从而更好的满足煤矿安全生产的需要。 
应当指出的是，以上所揭露的仅为本实用新型的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，在不脱离本实用新型原理的前提下，本领域技术人员还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (2)

1. 一种矿井瞬变电磁仪，其包括矿井瞬变电磁主机、发射线圈、接收线圈，所述发射线圈和接收线圈分别与矿井瞬变电磁主机相连；其特征在于，所述矿井瞬变电磁主机包括外壳和电路板，电路板设置于外壳的内部，外壳上设有面板，面板上设有电源输入接口、电源开关按钮、LED触摸屏、发射端接口和接收端接口；电路板包括电源、光耦、发射电路、接收电路、MCU模块、ARM平台和WIFI接口；光耦用于隔离发射电路和接收电路，发射电路连接发射线圈，接收电路连接接收线圈，ARM平台连接WIFI接口和LED触摸屏，MCU模块与ARM平台、接收电路、光耦连接，电源与ARM平台和发射电路连接。
2.如权利要求1所述矿井瞬变电磁仪，其特征在于，所述MCU模块为单片机；所述ARM平台采用ARM6410开发板；所述WIFI接口用于导出采集数据和处理结果；所述ARM平台采用WIN CE操作系统，包括数据采集模块、数据处理模块和图形绘制模块。
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